近日，此前研發“猴臉識別”技術的西北大學生命科學學院郭松濤團隊再次發布重要成果——一種可以實現動物行為智能識別和自動量化的開源AI框架。科技日報、中國科學報、中國新聞社、中國日報等媒體紛紛關注報道。

動物行為是常見但又復雜的自然現象。長期以來，人們一直通過肉眼觀察來記錄和研究動物行為，近幾十年，研究人員越來越多地依賴視頻記錄來更精細地研究行為學，盡管視頻數據可通過專業軟件輔助分析，但要觀察僅僅幾天的動物行為視頻就需要花費多達百小時人工反復審查，這種耗時低效的工作，嚴重制約了對動物各種行為規律的認知。

2018年，郭松濤聯合西北大學信息科學與技術學院，和西安電子科技大學跨學科攻關，開始研發專注于動物行為研究的人工智能技術；2020年，團隊基于長期積累的金絲猴特征數據，創新性提出具有關注機制的深度神經網絡模型，成功研發出全球首個金絲猴個體識別系統（Tri-AI）。

“系統顛覆了依靠動物個體特征（斑紋、顏色、傷疤）或者人為標記特征（如烙印、刺青、染色、環志、無線電項圈及遺傳標記）的傳統方法，實現了對野生個體的準確身份識別和連續跟蹤采樣的功能。更重要的是，該系統為在理想條件下實現‘無觀察者干擾效應’的動物學研究提供了可能。”郭松濤說。

郭松濤老師及團隊成員野外觀察圖片

郭松濤老師及團隊成員野外觀察圖片

隨著研究的深入，1.0版本的“猴臉識別”已經不能滿足需求，為解決行為智能分析中面臨的共性難題，郭松濤團隊以行為學原理為根基，融合人工智能技術，歷時四年研發出“猴臉識別2.0”——自動識別與測量AI框架。

“AI框架就像一位‘翻譯官’，讓人可以通過算法，在實驗室內推斷出動物行為背后的含義。”郭松濤說道。為解決行為智能分析中面臨的共性難題，團隊基于行為學分析原理，從行為的結構分析，利用人工智能技術，設計了自動識別與測量AI框架，融合“猴臉識別”技術，最終實現了可以區分和追蹤野生動物個體身份的行為精準自動識別與測量，以及自動匯報行為節律和時間分配結果的行為自動化監測的技術突破。

行為AI識別框架及處理流程示意圖

“我們所研究的群體數量較大，如何區分每一個個體，‘猴臉識別’技術就發揮了重要作用。并且，在分辨出個體的基礎上，才能對其個體的行為識別進行連貫而系統的分析。”郭松濤把猴臉識別技術比做行為識別技術的鋪墊。通過這兩種技術的結合，研究人員能夠自動化檢測和測量野生動物全周期的行為特征。

研究團隊用多種監控設備獲取野外動物影像資料，進而用算法對獲取的畫面進行系統化量化和自動分析跟蹤，“輕而易舉”地就能對動物行為進行識別。在構建框架時，團隊反復試驗，最后通過將動物的整個身體布列出17個點，通過這些點的結構運動，分析其行為。“它不再是依賴于對某一姿勢或動作的解讀，而是對全流程的分析。”郭松濤說，這種結果排除了人為觀察的干擾，也顯得更為客觀。

郭松濤表示，該技術可廣泛應用于圈養動物日常活動規律監測和關鍵行為異常預警、野生動物行為數據分析和習性研究、實驗動物健康狀態和福利監測，甚至對人類自身的行為特征和健康狀態進行監測分析。

當框架能夠精準捕捉動物們的“日常節奏”，為每一個動物個體建立行為檔案，不僅為此后的科研建立數據庫，也為普通人了解動物的內心世界提供了一個窗口。演示中，團隊成員、碩士生王詹打開手機小程序，對準電腦屏幕上的一張猴子照片按下快門，不到5秒鐘，結果就出來了。“它叫‘洋蔥’，可信度85%。”劉洋說。隨后的演示圖像中，“洋蔥”的整個身體被打上若干個點位標記，分析這些點位的運動規律，就能深度解析其全生命周期的行為意圖。

而對于團隊博士生劉佳而言，框架數據的采集確實帶來許多挑戰。不過，在采集過程中，觀察到動物家族之間類似人類的互動時，又感受到行為研究的價值。“當你預判到動物的下一個動作并被驗證時，那種成就感難以言喻。”

該系列研究成果受郭松濤主持的5項國家自然科學基金項目和科技部重點研發課題支持。

當下，郭松濤最為期待的，是同行的研究者們都能將此框架應用起來，希望更多的人參與進來，促使技術迭代、精度提高、互相幫助。

原文鏈接：https://page.om.qq.com/page/OEwQVxw7q5ZIfTYn3O5A5gcA0?lt=0&uid=18233863&ADTAG=tgi.wx.share.message